高中物理 第5章 第3節(jié)實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動(dòng)同步檢測(cè) 新人教版必修2

【成才之路】-學(xué)年高中物理第5章第3節(jié)實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)同步檢測(cè)新人教版必修21．“在探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)()A．將斜槽的末端切線調(diào)成水平B．將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行C．在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置O，作為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和所建坐標(biāo)系的原點(diǎn)D．測(cè)出平拋小球的質(zhì)量答案：AB解析：根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)要求知A、B正確。2．(1)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是________。A．游標(biāo)卡尺 B．秒表C．坐標(biāo)紙 D．天平E．彈簧測(cè)力計(jì)F．重垂線(2)實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()A．應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下B．斜槽軌道必須光滑C．要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng)，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些D．斜槽軌道末端可以不水平答案：(1)C、F(2)A、C解析：(1)實(shí)驗(yàn)中需要在坐標(biāo)紙上記錄小球的位置，描繪小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，需要利用重垂線確定坐標(biāo)軸的y軸。故C、F是需要的。(2)使小球從斜槽上同一位置滑下，才能保證每次的軌跡相同，A正確。斜槽沒(méi)必要必須光滑，只要能使小球滑出的初速度相同即可，B錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)中記錄的點(diǎn)越多，軌跡越精確，C正確。斜槽末端必須水平，才能保證小球離開斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。3．(濰坊市～學(xué)年高一下學(xué)期期中)三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)：(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說(shuō)明_______________________。(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。兩個(gè)相同的弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度使AC＝BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v0相等?，F(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的末端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是________。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說(shuō)明____________________________。(3)丙同學(xué)采用頻閃照相法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片，圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1.25cm，則由圖可求得拍攝時(shí)每________________s曝光一次，該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為________________m/s。(g＝9.8m/s2)答案：(1)平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)P球擊中Q球平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)(3)3.57×10－20.7解析：甲圖是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。結(jié)論是：平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。乙圖是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)象為：P球擊中Q球。結(jié)論是：平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。丙圖是對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的圖象進(jìn)行分析處理的考查，且設(shè)置了一個(gè)陷阱：左上角不是平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。由豎直方向的位移之比為1∶2∶3，可判斷左上角的那點(diǎn)并不是拋出點(diǎn)，所以在求解時(shí)，不能用2L＝v0t和L＝eq\f(1,2)gt2直接得出答案。因?yàn)樾∏蛟谒椒较蛏献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。所以Δy＝gT2，即L＝gT2，T＝eq\r(\f(L,g))＝3.57×10－2s又因?yàn)?L＝v0T，解得v0＝2eq\r(gL)，代入L、g的值得v0＝0.7m/s。4．如圖甲所示是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，圖乙是實(shí)驗(yàn)后白紙上的軌跡圖。(1)說(shuō)明圖中的兩條坐標(biāo)軸是如何作出的。(2)說(shuō)明判斷槽口的切線是否水平的方法。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，進(jìn)行這一步驟時(shí)應(yīng)注意什么？解析：(1)利用拴在槽口處的重垂線畫出y軸，x軸與y軸垂直，原點(diǎn)為小球在槽口末端時(shí)球心在白紙上的投影點(diǎn)。(2)將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾動(dòng)，也不向外滾動(dòng)，說(shuō)明槽口的末端是水平的。(3)應(yīng)注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。能力提升1．如圖所示，是利用閃光照相研究平拋運(yùn)動(dòng)的示意圖。小球A由斜槽滾下，從桌邊緣水平拋出，當(dāng)它恰好離開桌邊緣時(shí)，小球B也同時(shí)下落，閃光頻率為10Hz的閃光器拍攝的照片中B球有四個(gè)像，像間距離已在圖中標(biāo)出，兩球恰在位置4相碰。則A球從離開桌面到和B球碰撞時(shí)經(jīng)過(guò)的時(shí)間為________s，A球離開桌面的速度為________m/s。(g＝10m/s2)。答案：0.31解析：∵h(yuǎn)＝eq\f(1,2)gt2，∴t＝eq\r(\f(2h,g))＝0.3s，v0＝eq\f(x,t)＝1m/s.2．(揭陽(yáng)一中～學(xué)年高一下學(xué)期期中)在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球在不同時(shí)刻在空中所通過(guò)的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用了如圖所示的裝置。先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平整的木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙。將該木板豎直立于水平地面上，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠(yuǎn)離槽口平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；又將木板再向遠(yuǎn)離槽口平移距離x，小球再?gòu)男辈凵暇o靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C。若測(cè)得木板每次移動(dòng)距離x＝10.00cm，A、B間距離y1＝5.02cm，B、C間距離y2＝14.82cm。請(qǐng)回答以下問(wèn)題(g＝9.8m/s2)①根據(jù)以上直接測(cè)量的物理量來(lái)求得小球初速度的表達(dá)式為v0＝________。(用題中所給字母表示)。②小球初速度的值為v0＝________m/s。答案：①xeq\r(\f(g,y2－y1))②1.00解析：由于每次移動(dòng)距離x＝10.00cm，所以小球從打A點(diǎn)到打B點(diǎn)與從打B點(diǎn)到打C點(diǎn)的時(shí)間相同，設(shè)此時(shí)間為t。由于y2－y1＝gt2，且y1＝5.02cm，y2＝14.82cm，g＝9.8m/s2，所以t＝eq\r(\f(y2－y1,g))＝0.1s，故小球初速度v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,y1－y1))＝1.00m/s。3．圖甲是“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋____________________________。(2)圖乙是正確實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點(diǎn)，則此小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為________m/s。(3)在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙，每小格的邊長(zhǎng)L＝5cm，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的三個(gè)位置，如圖丙所示，則該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_________________m/s；B點(diǎn)的豎直分速度為_________________m/s。答案：(1)水平，初速度相同(2)1.6m/s(3)1.5m/s2m/s解析：(2)方法一：取點(diǎn)(19.6,32.0)分析可得：0．196＝eq\f(1,2)×9.8×teq\o\al(2,1)0.32＝v0t1解得：v0＝1.6m/s。方法二：取點(diǎn)(44.1,48.0)分析可得：0．441＝eq\f(1,2)×9.8×teq\o\al(2,2)0.48＝v0t2解得：v0＝1.6m/s。(3)由圖可知，物體上A→B和由B→C所用的時(shí)間相等，且有：Δy＝gT2x＝v0T解得：v0＝1.5m/svBy＝eq\f(yAC,2T)＝2m/s。4．如圖所示為噴出細(xì)水流的數(shù)碼相片，照片中刻度尺的最小刻度為毫米，細(xì)水流是水平噴出的，試根據(jù)該照片研究：(1)已知水流做平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，找出研究其豎直分運(yùn)動(dòng)的方法，并證明豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)；(2)若g＝10m/s2，試求水流噴出的速度。答案：(1)見解析(2)0.447m/s解析：(1)根據(jù)水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)，可以按水平方向距離都等于2cm選取幾個(gè)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)點(diǎn)恰好落在坐標(biāo)紙的交點(diǎn)上，如(2,1)、(4,4)、(6,9)等，可見在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，豎直方向的位移之比恰好等于1∶3∶5，從而證明